發(fā)布時間：2020-06-08 01:29

【摘要】：由于特殊的熱電傳輸性能,納米材料在微電子器件和熱電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域備受人們青睞。研究發(fā)現(xiàn)納米材料與傳統(tǒng)的粗晶材料相比具有很多不同的熱輸運性質(zhì),現(xiàn)在已經(jīng)成為科研學(xué)者的研究熱點。例如,當(dāng)晶粒尺寸降低到納米量級,材料導(dǎo)熱性能會隨晶粒尺寸的變化而發(fā)生變化。晶體缺陷,摻雜等使載熱子散射增強,進一步降低熱導(dǎo)率,使導(dǎo)熱性能惡化。由于納米材料結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,現(xiàn)在納米材料的導(dǎo)熱研究尚處于初步階段。為進一步研究納晶材料的熱輸運性能,本文將以金屬Ni為對象進行研究。首先利用高壓固相燒結(jié)的方式對原始的納晶鎳粉末進行燒結(jié),制備出平均尺寸分布于30-50nm之間的樣品。隨后對樣品進行物相表征,包括X射線衍射,電鏡掃描,密度測量與熱擴散率的測量。發(fā)現(xiàn)隨著燒結(jié)溫度的升高,晶體的平均尺寸也隨之增大。我們將其歸結(jié)于燒結(jié)溫度的升高使熱力梯度增大,導(dǎo)致晶界被拆分并重組。為研究納米晶金屬材料的熱輸運性能,我們以納晶Ni為研究對象,提出了一種由有序晶相的晶粒內(nèi)部和塑性較軟的晶界影響區(qū)相組成的兩相復(fù)合模型。分別考慮了晶粒內(nèi)部和晶界影響區(qū)對熱傳導(dǎo)的影響。在這項工作中我們引入了卡皮查熱阻理論,通過時間獨立的薛定諤波動方程(TISWE)并基于純數(shù)學(xué)模型,研究載體通過晶界影響區(qū)的熱輸運行為,計算得到晶界影響區(qū)的熱導(dǎo)率;基于動力學(xué)理論計算得到晶粒內(nèi)部的熱導(dǎo)率。通過改進的復(fù)合材料熱導(dǎo)率計算模型,推導(dǎo)出了整個納晶顆粒的有效熱導(dǎo)率,并且與實驗結(jié)果一致。結(jié)果表明,隨著晶粒尺寸減小到50nm,納晶鎳的熱導(dǎo)率具有很強的尺寸效應(yīng),且尺寸效應(yīng)隨著晶粒尺寸的減小而增大。這對納晶材料熱導(dǎo)率的調(diào)控具有重要意義。
【圖文】：

集成電路

圖 1-4 熱電效應(yīng)示意圖列摻雜了納米尺度 Sb 的 Mg2Si1 xSnx-熱濃度、態(tài)密度、有效質(zhì)量與功率因子都生明顯的變化。由于能帶結(jié)構(gòu)和納米尺寸i1 xSnx-熱電材料在溫度達到 740K 時 ZT
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1;TG146.15

【參考文獻】

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本文編號：2702311